开发下一代基于OpenVPX的嵌入式系统标准

作者：MIKE HACKERT，BEN PEDDICORD，DR. ILYA LIPKIN

服务代表社区正在发生一些令人兴奋的事情。来自三个不同项目的代表，分别来自美国国防部（DoD）各一个服务部门，为了一个共同的目标走到一起，通过商定的开放架构标准解决各自的采购问题。本文由 3 部分组成，介绍了 SOSA ［传感器开放系统架构］ 联盟的工作。

虽然标准通常是由试图满足客户需求的新技术驱动的，但这项工作是由采购社区推动的，因为它试图通过以实用和共识驱动的方式应用开放式架构原则来降低成本和开发时间。这些努力的目标是选择现有的最佳架构框架和相关标准，并在目前存在差距的地方创建一些东西。因此，这种三服务融合工作为成功奠定了基础，因为它是由采购社区中的最终用户驱动的，与特定程序相关联，而不是其他工作，这些努力始于开发或供应商社区，试图在没有客户直接“拉动”的情况下满足需求。

海军开发了一项硬件标准，即硬件开放系统技术（HOST），该标准侧重于VMEBus国际贸易协会（VITA）的标准，以满足国防部和航空特定要求;而陆军已经应用了C4ISR/EW互操作性的车辆集成（VICTORY ）标准，并扩展了它的其他要求，如模块化开放射频（RF）架构（MORA ）和国防部（DoD）VITA OpenVPX配置文件，这些配置文件需要射频（RF）应用在其C4ISR［指挥，控制，通信，计算机，情报，监视和侦察］/EW ［电子战］下进行模块化开放标准套件（CMOSS） 主动。就其本身而言，空军正在一个名为传感器开放系统架构（SOSA）的联盟下为C4ISR系统开发标准，该联盟专注于传感器和处理密集型系统，在该联盟下，许多应用程序都可以标准化。这些程序中的每一个的开发焦点已经成为SOSA联盟，该联盟由The Open Group维护，该联盟是1996年成立的行业标准的开发商，并以其起源标准化AT&T在1970年代开发的UNIX操作系统而闻名，最近的是未来机载计算环境（FACE ）标准。因此，最终用户社区可以聚集在一起，就其特定应用程序的要求达成一致。

标准的需求声明

国防部意识到，它不能再像过去那样继续开展业务，每个平台实际上都是一个烟囱式的领地，在那里开发技术以独特地满足他们的需求。这种情况导致反复付费以创建相同的功能（例如，无线电），最终可能无法与系统外部的任何东西进行互操作，因为它的接口是为特定目的和用途而开发的。真正的问题是，我们需要更快、更可靠地开发新功能，并具有长期的生命周期观点，因为我们的直接竞争对手不会等待。此外，开发成本上升和需要更快地过渡技术的关键问题，加上预算的缩减，要求国防部更加敏捷。

从国防部采购的角度来看，当新功能包括一个新平台时，灵活部署新功能不会花费数亿美元或更多，当个人可以通过购买或邮购廉价消费电子产品来有效地对其进行攻击或防御时。（或者与《星球大战》类比，死星被流氓战斗机使用廉价、无处不在的R2装置击败，这是叛乱分子最小但功能强大的模块化架构单位，可以比作现代的单板计算机。）此外，商业行业已经展示了如何以低成本开发新功能，并通过应用便于升级的开放式架构方法（例如智能手机技术）进行部署。

空军、陆军和海军的代表以及国防部的大多数成员也明白，能力不再需要或应该与昂贵的平台挂钩。例如，机载平台上的航空电子设备套件应该以模块化的方式开发，以便在系统设计和开发过程中可以方便地更换系统。这种方法对于保持与可能超过美国的敌人的竞争力尤为重要。当然，国防部需要继续投资新平台。虽然国防部旧平台的使用寿命可以通过应用模块化和开放式架构原则来延长，以实现有效的功能升级，但这不能无限期地完成。

目前，平台获取时间表以几十年为单位进行开发，然后部署，这不适合快速的能力部署。随着当今快节奏的技术发展，一项功能将变得过时，在采购计划交付第一个平台之前，需要一项新功能。因此，在SOSA下开发的架构方法有助于为新平台提供一定程度的“面向未来”，以便在实现初始功能之前添加新功能或解决过时问题。

为了跟上技术发展的步伐，每个服务的采购社区都密切参与领导这项工作。这种合作将使合作的价值和协同作用最大化。对于空军来说，位于俄亥俄州赖特-帕特森空军基地的空军生命周期管理中心（AFLCMC）代表了许多传感器项目，所有这些项目都希望开发模块化功能，最大限度地提高系统构建块的重用和共享。对于陆军，美国陆军的通信电子研究，开发和工程中心（CERDEC - 马里兰州的阿伯丁试验场）已经开发了用于C4ISR / EW和通信系统的CMOSS标准套件。虽然CMOSS最初只是CERDEC的产品，但与SOSA的协同作用很快就变得清晰起来。

对于海军，NAVAIR（马里兰州帕图森特河）已开始开发HOST标准，以应用于其下一代任务计算平台。虽然HOST为已建立的，最先进的行业标准增加了特异性，特别是VITA 65 – OpenVPX，但很明显，添加HOST将为SOSA标准做同样的事情，同时通过专注于像机载任务计算机这样的纯处理系统来再次扩大SOSA的应用空间。

虽然这些独立的工作一开始都专注于满足每个本地服务客户的能力需求，但这些中心意识到，通过在 SOSA 下合作，他们可以降低彼此的成本，这在硬件方面最为明显（图 1）。硬件接口标准化的价值主张很容易理解：硬件模块化的标准化创造了一个可以商品化插件模块的环境，以便硬件开发成本可以在采购计划和服务之间分担。示例包括电源，通常所有系统都需要电源;网络交换机，系统设计人员越来越多地使用它们来中继给定系统内的信息或提供系统外部的连接;或单板计算机，其中集成处理器技术在几年内过时和过时，由于过时或更新而需要更换以添加附加功能。

图1：陆军、空军和海军意识到，通过在SOSA下合作实现硬件接口标准化，他们可以全面降低成本。

软件标准化的价值主张更难具体量化。软件模块化的标准化创造了一个可以共享和重用软件（例如，应用程序或“应用程序”）的环境。接口的充分定义允许更快地添加/部署新应用。因此，架构框架的这种标准化以及特定接口定义的愿景是允许以更低的成本更快地部署新功能。这些代表面临的挑战是确定如何应用开放式架构方法和行业标准，以最好地满足其共同和特定的嵌入式系统需求。因此，为了实现这一目标，SOSA联盟正在发生真正的三服务融合。

审核编辑：郭婷